Меню

Геометрический объем трубы это

Расчет объема трубы: принципы вычислений и правила производства расчетов в литрах и кубических метрах

Мы расскажем о том, как рассчитать внутренний объем важной коммуникационной системы. В представленной нами статье детально разобраны варианты проведения вычислений для трубопровода и приборов отопления. С учетом наших советов вы оперативно решите задачу.

Геометрические параметры труб

Для определения объема трубы необходимо и достаточно знать всего два ее показателя: длину и внутренний (фактический) диаметр. Последний параметр важно не перепутать с внешним размером, который приводят для правильного подбора фитингов и соединительных элементов.

Если значение толщины стенки неизвестно, то вместо расчетного внутреннего диаметра можно использовать DN (диаметр внутреннего прохода). Они приблизительно равны, а величина DN, как правило, указана на маркировке, которую размещают на внешней стороне изделия.


Стандартная номенклатура полипропиленовых труб содержит внешний диаметр и толщину стенки в миллиметрах. По этим двум параметрам можно высчитать внутренний диаметр

Перед тем как попробовать рассчитать объем любой трубы, необходимо не допустить распространенную ошибку и привести все параметры к единой системе измерения. Дело в том, что длину обычно выражают в метрах, а диаметр – в миллиметрах. Отношение этих двух единиц следующее: 1 м = 1000 мм.

На самом деле, можно привести параметры и к промежуточным значениям – сантиметрам или дециметрам. Иногда это даже удобно, учитывая, что в этом случае количество знаков после запятой или, наоборот, нулей, будет не очень большое.


Взаимосвязь единиц измерения объема. При переводе от одной величины к другой необходимо не допустить ошибку в количестве нулей или, наоборот, знаков после запятой

Для произведенных не в России (и не для России) труб диаметр может быть выражен в дюймах. В этом случае необходимо выполнить пересчет, учитывая, что 1″ = 25.4 мм.

Как вычислить площадь поперечного сечения трубы

Для круглой трубы площадь поперечного сечения рассчитывается с использованием площади круга по следующей формуле:

  1. R – внутренние радиус трубы;
  2. ∏ – постоянная величина 3,14.

Sтр Ø = 90 мм, или R = 90 / 2 = 45 мм или 4,5 см. Согласно формуле, Sтр = 2 х 20,25 см2 = 40,5 см2, где 20,25 – это 4,5 см в квадрате.


Параметры трубопровода

Площадь сечения профилированной трубы Sпр нужно рассчитывать по формуле, применяемой для вычисления площади прямоугольной фигуры:

a и b – стороны прямоугольной профилированной трубы. При сечении трубопровода 40 х 60 мм параметр Sпр = 40 мм х 60 мм = 2400 мм2 (20 см2, или 0,002 м2).

Формула для отдельно взятой трубы

С позиции геометрии, труба представляет собой прямой круговой цилиндр.

Объем такого объекта равен площади сечения умноженной на длину:

  • V – объем (м3);
  • l – длина (м);
  • S – площадь сечения (м2).

Площадь сечения трубы, имеющей форму круга с известным диаметром, вычисляют по формуле:

S = π * d2 / 4

Итоговая формула объема трубы с известными внутренним диаметром и длиной будет иметь следующий вид:

V = π * l * d2 / 4

Если единицей измерения длины и диаметра трубы будет другая величина (дм, см или мм), то объем будет выражен в дм3, см3 или мм3 соответственно.

Также, хотелось показать вам нехитрый способ измерения внешнего диаметра трубы (D) без штангенциркуля. D = L / π, где L – длина окружности:

Для правильного вычисления объема труб необходимо подставить в простую формулу два параметра: длину и внутренний диаметр. Насколько точно они будут измерены или рассчитаны, настолько точным будет полученный результат.


В производстве расчетов внутреннего объема трубы потребуются простые геометрические формулы, которыми в школе пользуются на уроках физики, алгебры, химии, геометрии и прочих предметах

Как посчитать объем трубы, таблица, калькулятор.

Как посчитать объем трубы.

Данные вычисления требуются для определения объёма системы отопления, при выборе расширительного мембранного бака

. Объём расширительного
мембранного бака
подбирается из расчета не менее 10% от всего литража системы.

Определите радиус трубы R. Если необходимо рассчитать внутренний объем трубы, то надо найти внутренний радиус. Если необходимо рассчитать объем, занимаемый трубой, следует рассчитать радиус внешний. Путем измерений можно легко получить диаметр (как внутренний, так и внешний) и длину окружности сечения трубы. Если известен диаметр трубы, поделите его на два. Так, R=D/2 , где D — диаметр. Если известна длина окружности сечения трубы, поделите его на 2*Пи , где Пи=3.14159265 . Так, R=L/6,28318530 , где L — длина окружности.

Найдите площадь сечения трубы. Возведите значение радиуса в квадрат и помножьте его на число Пи . Так, S=Пи*R*R , где R — радиус трубы. Площадь сечения будет найдена в той же системе единиц, в которой было взято значение радиуса. Например, если значение радиуса представлено в сантиметрах, то площадь сечения будет вычислена в квадратных сантиметрах.

Вычислите объем трубы. Помножьте площадь сечения трубы на нее длину. Объем трубы V=S*L , где S — площадь сечения, а L — длина трубы.

Прикладные примеры проведения расчетов

Существенную помощь в разборе принципов вычислений и последовательности действий при выполнении расчетов окажут конкретные примеры, с которыми стоит ознакомиться заинтересованным посетителям.

Читайте также:  Втулка для трубы 110 с фланцем

Задача #1 – расчет объема требуемого теплоносителя

Для загородного дома временного проживания нужно рассчитать объем закупаемого пропиленгликоля – теплоносителя не застывающего при температурах до -30°C. Система отопления состоит из печи с рубашкой на 60 литров, четырех алюминиевых батарей по 8 секций каждая и 90 метров трубы PN25 (20 x 3.4).


Трубы стандарта PN25 20 х 3.4 наиболее часто применяют для организации небольшого отопительного контура с последовательным подключением радиаторов. Ее внутренний диаметр равен 13.2 мм

Объем жидкости в трубе нужно посчитать в литрах. Для этого в качестве единицы измерения надо взять дециметр. Формулы перехода от стандартных величин длины следующие: 1 м = 10 дм и 1 мм = 0.01 дм.

Объем рубашки котла известен. V1 = 60 л.

В паспорте алюминиевого радиатора Elegance EL 500 указано, что объем одной секции равен 0.36 л. Тогда V2 = 4 * 8 * 0.36 = 11.5 л.

Вычислим суммарный объем труб. Их внутренний диаметр d = 20 – 2 * 3.4 = 13.2 мм = 0.132 дм. Длина l = 90 м = 900 дм. Следовательно:

V3 = π * l * d2 / 4 = 3.1415926 * 900 * 0.132 * 0.132 / 4 = 12.3 дм3 = 12.3 л.

Таким образом, теперь можно найти общий объем:

V = V1 + V2 + V3 = 60 + 11.5 + 12.3 = 83.8 л.

Процентное отношение количества жидкости в трубах по отношению ко всей системе составляет всего 15%. Но если протяженность коммуникаций большая или используют система “водяной теплый пол”, то вклад труб в общий объем значительно увеличивается.


На промышленных и сельскохозяйственных объектах часто устанавливают самодельные радиаторы отопления, устроенные по типу регистров. Зная размеры труб, можно вычислить их объем

Задача #2 – расчет объема самодельного радиатора

Разберем, как рассчитать классический самодельный радиатор отопления из четырех горизонтальных труб длиной 2 м. Сначала необходимо найти площадь сечения. Измерить наружный диаметр можно с торца изделия.

Пусть он будет 114 мм. Используя таблицу стандартных параметров стальных труб, найдем толщину стенки, характерной для этого размера – 4.5 мм.

Вычислим внутренний диаметр:

Определим площадь сечения:

Суммарная длина всех фрагментов равна 8 м (8000 мм). Найдем объем:

V = l * S = 8000 * 8659 = 69272000 мм3.

Объем вертикальных соединительных трубок можно вычислить аналогичным образом. Но этой величиной можно и пренебречь, так как она будет составлять менее 0.1% от общего объема радиатора отопления.

Получившееся значение неинформативно, поэтому переведем его в литры. Так как 1 дм = 100 мм, то 1 дм3 = 100 * 100 * 100 = 1000000 = 106 мм3.

Поэтому V = 69272000 / 106 = 69.3 дм3 = 69.3 л.

Большие батареи или системы отопления (которые устанавливают, например, на фермах) требуют значительные объемы теплоносителя.

Поэтому так как нужно будет посчитать объем труб в м3, то и все габариты перед подстановкой их в формулу надо будет сразу переводить в метры.

Задача #3 – расчет необходимой длины ПП труб

Получить значение длины фрагмента можно с использованием обыкновенной линейки или рулетки. Незначительными изгибами и провисаниями полимерных труб можно пренебречь, так как они не приведут к серьезной итоговой ошибке.


При таком искривлении полимерных труб, их длина будет значительно больше (на 10-15%), чем протяженность участка, по которому они проложены

Для соблюдения точности гораздо важнее правильно определить начало и конец фрагмента:

  • При присоединении трубы к стояку измерять длину нужно от начала горизонтального фрагмента. Не нужно захватывать примыкающую часть стояка, так как это приведет к двойному подсчету одного и того же объема.
  • На входе в батарею измерять длину нужно до ее трубок захватывая краны. Они не учитываются при определении объема радиатора по его паспортным данным.
  • На входе в котел измерять нужно от рубашки учитывая длину выходящих трубок.

Закругления можно измерять упрощенно – считать, что они проходят под прямым углом. Такой метод допустим, так как общий их вклад в длину труб незначителен.


При наличии схемы расположения теплого пола, рассчитать длину трубок с теплоносителем можно по плану с нанесением на него масштабной сетки

Объем теплого пола считают по метражу установленных труб.

Если данные по длине или схема отсутствуют, но известен шаг между трубками, то расчет можно провести по следующей приблизительной формуле (вне зависимости от способа укладки):

l = (n – k) * (m – k)/k

  • n – длина участка теплого пола;
  • m – ширина участка теплого пола;
  • k – шаг между трубками;
  • l – итоговая длина трубок.

Несмотря на малое сечение труб, которые применяют для водяного теплого пола, их общая протяженность приводит к значительному объему вмещаемого теплоносителя.

Так, для обеспечения системы, аналогичной на приведенном выше рисунке (длина – 160 м, внешний диаметр – 20 мм), необходимо будет 26 литров жидкости.

Внутренний объем погонного метра трубы в литрах — таблица

Таблица показывает внутренний объем погонного метра трубы в литрах. То есть сколько потребуется воды, антифриза или другой жидкости (теплоносителя), чтобы заполнить трубопровод. Взят внутренний диаметр труб от 4 до 1000 мм.

Читайте также:  Тонкие трубы для отопления
Внутренний диаметр,мм Внутренний объем 1 м погонного трубы, литров Внутренний объем 10 м погонных трубы, литров
4 0.0126 0.1257
5 0.0196 0.1963
6 0.0283 0.2827
7 0.0385 0.3848
8 0.0503 0.5027
9 0.0636 0.6362
10 0.0785 0.7854
11 0.095 0.9503
12 0.1131 1.131
13 0.1327 1.3273
14 0.1539 1.5394
15 0.1767 1.7671
16 0.2011 2.0106
17 0.227 2.2698
18 0.2545 2.5447
19 0.2835 2.8353
20 0.3142 3.1416
21 0.3464 3.4636
22 0.3801 3.8013
23 0.4155 4.1548
24 0.4524 4.5239
26 0.5309 5.3093
28 0.6158 6.1575
30 0.7069 7.0686
32 0.8042 8.0425
34 0.9079 9.0792
36 1.0179 10.1788
38 1.1341 11.3411
40 1.2566 12.5664
42 1.3854 13.8544
44 1.5205 15.2053
46 1.6619 16.619
48 1.8096 18.0956
50 1.9635 19.635
52 2.1237 21.2372
54 2.2902 22.9022
56 2.463 24.6301
58 2.6421 26.4208
60 2.8274 28.2743
62 3.0191 30.1907
64 3.217 32.1699
66 3.4212 34.2119
68 3.6317 36.3168
70 3.8485 38.4845
72 4.0715 40.715
74 4.3008 43.0084
76 4.5365 45.3646
78 4.7784 47.7836
80 5.0265 50.2655
82 5.281 52.8102
84 5.5418 55.4177
86 5.8088 58.088
88 6.0821 60.8212
90 6.3617 63.6173
92 6.6476 66.4761
94 6.9398 69.3978
96 7.2382 72.3823
98 7.543 75.4296
100 7.854 78.5398
105 8.659 86.5901
110 9.5033 95.0332
115 10.3869 103.8689
120 11.3097 113.0973
125 12.2718 122.7185
130 13.2732 132.7323
135 14.3139 143.1388
140 15.3938 153.938
145 16.513 165.13
150 17.6715 176.7146
160 20.1062 201.0619
170 22.698 226.9801
180 25.4469 254.469
190 28.3529 283.5287
200 31.4159 314.1593
210 34.6361 346.3606
220 38.0133 380.1327
230 41.5476 415.4756
240 45.2389 452.3893
250 49.0874 490.8739
260 53.0929 530.9292
270 57.2555 572.5553
280 61.5752 615.7522
290 66.052 660.5199
300 70.6858 706.8583
320 80.4248 804.2477
340 90.792 907.9203
360 101.7876 1017.876
380 113.4115 1134.1149
400 125.6637 1256.6371
420 138.5442 1385.4424
440 152.0531 1520.5308
460 166.1903 1661.9025
480 180.9557 1809.5574
500 196.3495 1963.4954
520 212.3717 2123.7166
540 229.0221 2290.221
560 246.3009 2463.0086
580 264.2079 2642.0794
600 282.7433 2827.4334
620 301.9071 3019.0705
640 321.6991 3216.9909
660 342.1194 3421.1944
680 363.1681 3631.6811
700 384.8451 3848.451
720 407.1504 4071.5041
740 430.084 4300.8403
760 453.646 4536.4598
780 477.8362 4778.3624
800 502.6548 5026.5482
820 528.1017 5281.0173
840 554.1769 5541.7694
860 580.8805 5808.8048
880 608.2123 6082.1234
900 636.1725 6361.7251
920 664.761 6647.6101
940 693.9778 6939.7782
960 723.8229 7238.2295
980 754.2964 7542.964
1000 785.3982 7853.9816

Если у вас специфическая конструкция или труба, то в формуле выше показано как вычислить точные данные для правильного расхода воды или иного теплоносителя.

Получение результата экспериментальным методом

На практике возникают проблемные ситуации, когда гидравлическая система имеет сложную структуру или некоторые ее фрагменты проложены скрытным способом. В этом случае определить геометрию ее частей и рассчитать общий объем становится невозможно. Тогда единственным выходом становится проведение эксперимента.


Использование коллектора и укладка труб под стяжку – передовой способ скрытного подведения горячей воды к радиаторам отопления. Точно рассчитать длину коммуникаций при отсутствии плана невозможно

Необходимо слить всю жидкость, взять какую-либо мерную емкость (например, ведро) и наполнить систему до нужного уровня. Заливка происходит через самую верхнюю точку: расширительный бак открытого типа или верхний спусковой клапан. При этом все остальные клапаны должны быть открыты во избежание образования воздушных пробок.

Если движение воды по контуру осуществляет насос, то нужно дать ему час или два поработать без подогрева теплоносителя. Это поможет выгнать остаточные воздушные скопления. После этого нужно еще раз долить жидкость в контур.

Такой метод можно использовать и для отдельных частей отопительного контура, например, теплого пола. Для этого нужно его отсоединить от системы и таким же образом “пролить”.

Расчет по вместимости жидкости

Трубопровод имеет цилиндрическую форму, и при расчетах нужного объема упор необходимо делать на емкость — литраж жидкости. Рассчитывается по формуле V = Пи x R x R x H (где H — высота и L — длина цилиндра). Полученный результат объема одного погонного метра необходимо умножить на нужный метраж трубопровода.

Можно использовать справочные материалы — в справочнике НТС 62−91−6 приводятся столбики с точным количеством воды на один погонный метр, с указанием парильной массы воды.

Массу легко можно вычислить и самостоятельно — объем воды (результат полученного расчета в метрах кубических) необходимо умножить на тысячу.

Обязательно нужно учитывать при расчете полезной вместимости толщину стенки, трубы. Если нет паспорта, из которого можно узнать толщину изделия (или получить информацию у производителя), ее легко можно рассчитать самому. Очень простой, но с небольшими погрешностями способ, — промерить стенки изделия штангенциркулем. И также можно воспользоваться простой формулой: наружный диаметр минус двойная толщина стенок равно внутреннему радиусу.

Но лучшее — это ориентироваться на точные производственные параметры, которые указаны в паспорте производителя. Всего два миллиметра расхождения в вашем результате могут привести к очень большой погрешности.

Выводы

Несмотря на то, что в сети нам предложен огромный выбор программных продуктов для производства вычислений по литражу теплоносителя, есть гостовские таблицы для определения внутреннего объема труб, знать принципы «ручных» расчетов нужно.

Читайте также:  Праймер что это такое для стальных труб

Они необходимы тем, кто самостоятельно занимается сооружением и ремонтом коммуникаций, и тем, кто пользуется услугами проектных и строительных организаций. Полезные сведения помогут определиться с расходом материала перед устройством системы, точно подсчитать смету и получить представление о предстоящих эксплуатационных выплатах.

Хотите рассказать о том, как рассчитывали объем теплоносителя для автономной системы отопления на даче или в загородном доме? Располагаете информацией, которая может пригодиться посетителям сайта? Пишите, пожалуйста, комментарии, публикуйте фото по теме статьи, задавайте вопросы в расположенном ниже блоке.

Способы вычисления зависимостей водорасхода и диаметра трубопровода

С помощью нижеприведённых формул можно как рассчитать расход воды в трубе, так и, определить зависимость диаметра трубы от расхода воды.

В данной формуле водорасхода:

  • под q принимается расход в л/с,
  • V – определяет скорость гидропотока в м/с,
  • d – внутреннее сечение (диаметр в см).

Зная водорасход и d сечения, можно, применив обратные вычисления, установить скорость, или, зная расход и скорость – определить диаметр. В случае наличия дополнительного нагнетателя (например, в высотных зданиях), создаваемое им давление и скорость гидропотока указываются в паспорте прибора. Без дополнительного нагнетания скорость потока чаще всего варьируется в интервале 0,8-1,5 м/сек.

Для более точных вычислений принимают во внимание потери напора, используя формулу Дарси:

Для вычисления необходимо дополнительно установить:

  • длину трубопровода (L),
  • коэффициент потерь, который зависит от шероховатостей стенок трубопровода, турбулентности, кривизны и участков с запорной арматурой (λ),
  • вязкость жидкости (ρ).

Зависимость между значением D трубопровода, скоростью гидропотока (V) и водорасходом (q) с учётом угла уклона (i) можно выразить в таблице, где две известные величины соединяются прямой линией, а значение искомой величины будет видно на пересечении шкалы и прямой.

Для технического обоснования также строят графики зависимости эксплуатационных и капитальных затрат с определением оптимального значения D, которое устанавливается в точке пересечения кривых эксплуатационных и капитальных затрат.

Расчёт расхода воды через трубу с учётом падения давления можно проводить с помощью онлайн-калькуляторов (например: https://allcalc.ru/node/498; https://www.calc.ru/gidravlicheskiy-raschet-truboprovoda.html). Для гидравлического расчёта, как и в формуле, нужно учесть коэффициент потерь, что предполагает выбор:

  1. способа расчёта сопротивления,
  2. материала и вида трубопроводных систем (сталь, чугун, асбоценмент, железобетон, пластмасса), где принимается во внимание, что, например, пластиковые поверхности менее шероховатые, чем стальные, и не подвергаются коррозии,
  3. внутреннего диаметры,
  4. длины участка,
  5. падения напора на каждый метр трубопровода.

Какие факторы влияют на проходимость жидкости через трубопровод

Критерии, оказывающие влияние на описываемый показатель, составляют большой список. Вот некоторые из них.

  1. Внутренний диаметр, который имеет трубопровод.
  2. Скорость передвижения потока, которая зависит от давления в магистрали.
  3. Материал, взятый для производства трубного сортамента.

Определение расхода воды на выходе магистрали выполняется по диаметру трубы, ведь эта характеристика совместно с другими влияет на пропускную способность системы. Так же рассчитывая количество расходуемой жидкости, нельзя сбрасывать со счетов толщину стенок, определение которой проводится, исходя из предполагаемого внутреннего напора.

Можно даже заявить, что на определение «трубной геометрии» не влияет только протяженность сети. А сечение, напор и другие факторы играют очень важную роль.

Помимо этого, некоторые параметры системы оказывают на показатель расхода не прямое, а косвенное влияние. Сюда относится вязкость и температура прокачиваемой среды.

Подведя небольшой итог, можно сказать, что определение пропускной способности позволяет точно установить оптимальный тип материала для строительства системы и сделать выбор технологии, применяемой для ее сборки. Иначе сеть не будет функционировать эффективно, и ей потребуются частые аварийные ремонты.

Расчет расхода воды по диаметру круглой трубы, зависит от его размера. Следовательно, что по большему сечению, за определенный промежуток времени будет выполнено движение значительного количества жидкости. Но, выполняя расчет и учитывая диаметр, нельзя сбрасывать со счетов давление.

Если рассмотреть этот расчет на конкретном примере, то получается, что через метровое трубное изделие сквозь отверстие в 1 см пройдет меньше жидкости за определенный временной период, чем через магистраль, достигающей в высоту пару десятков метров. Это закономерно, ведь самый высокий уровень расхода воды на участке достигнет самых больших показателей при максимальном давлении в сети и при самых высоких значениях ее объема.

Измерение расхода воды накладным ультразвуковым расходомером. часть 2

Источник

Adblock
detector